地瓜二井田17-2號煤層煤質特征分析與評價

黃 鑫

（貴州省煤田地質局地質勘察研究院，貴陽 550006）

地瓜二井田17-2號煤層煤質特征分析與評價

黃 鑫

（貴州省煤田地質局地質勘察研究院，貴陽 550006）

地瓜二井田位于貴州省普安縣城南，含煤地層位于龍潭組中段上部。17-2號煤層厚度0.47～13.98 m，平均3.58 m，全區可采，宏觀煤巖類型為半亮型，微觀煤巖類型為微鏡惰煤。煤質特征為中灰，低揮發份、中高固定碳、中高硫、低磷、特低級砷、低氟、高熱值的三號無煙煤，可作為民用、化工等用煤。17-2號煤層是資源量最大的主要可采煤層，分析研究其煤質特征及工業用途，對礦井的建設以及煤炭開發利用具有重要的意義。

地瓜二井田；17-2號煤層；三號無煙煤；煤質特征

1 地質概況

地瓜二井田位于貴州省普安縣城南，地瓜鎮及羅漢鄉境內，面積50.72 km2。井田含煤地層為龍潭組（P3l），厚度255.09～398.70 m，平均厚度327.80 m，含煤15～38層，平均23層，一般20～25層，煤層總厚度20.51～47.55 m，平均31.04 m，含煤系數9.5%。共含可采煤層8層，可采煤層總厚度8.85～31.65 m，平均18.33 m，可采含煤系數5.6%[1]。

17-2號煤層位于龍潭組中段上部，煤層厚度0.47～13.98 m，平均3.58 m，結構簡單，含夾矸0～3層，巖性為粉砂質泥巖、泥質粉砂巖、泥巖，含菱鐵質結核，全區可采。17-2號煤層的總資源量為28 866萬t，是資源量最大的主要可采煤層，因此，分析研究其煤質特征及工業用途，對礦井的建設以及煤炭開發利用具有重要的意義。

2 煤的物理性質與煤巖特征

2.1 煤的物理性質

17-2號煤的顏色為黑色、灰褐色，以碎粒狀、粉粒狀為主，煤層結構為中條帶狀，斷口為階梯狀，金剛光澤為主，少量玻璃光澤，塊狀煤芯中外生裂隙較發育，煤層真相對密度1.55 t/m3，視相對密度1.55 t/m3。

2.2 宏觀煤巖類型

根據4件17-2號煤煤巖鑒定樣品，宏觀煤巖成分以亮煤為主，暗煤次之，夾細-寬鏡煤條帶，宏觀煤巖類型為半亮型。

2.3 微觀煤巖類型

微觀煤巖組分分為有機組分和無機組分。

2.3.1 有機組分

17-2號煤的有機組分分為鏡質組和惰質組，以鏡質組為主，其含量為85.98%～87.80%，平均含量為87.14%，惰質組含量為12.20%～14.02%，平均含量為12.84%。

（1）鏡質組。鏡質組均以基質鏡質體、均質鏡質體為主，有少量結構鏡質體、碎屑鏡質體，偶見團塊鏡質體，偶爾可見垂直裂紋。

（2）惰質組。惰質組以半絲質體、分泌體、粗粒體為主。其細胞結構多為破碎型，僅極少數保存完好。

根據煤巖鑒定結果，鏡質組和惰質組含量總和大于95%，煤層的顯微煤巖類型均為微鏡惰煤。

2.3.2 無機組分

以粘土類為主，其次為氧化物類和硫化物類，碳酸鹽類較少。無機組分含量為9.67%～17.82%，平均含量11.87%。

（1）粘土類。含量5.87%～7.26%，平均6.48%。粘土礦物呈團塊狀、浸染狀、斑點狀、細條帶狀、透鏡狀、微粒狀分散分布，少量充填于胞腔中。

（2）氧化物類。含量1.68%～8.44%，平均3.56%。以石英為主，多呈微細粒狀、部分細粒狀散布于基質鏡質體中，少數充填于胞腔中。

（3）硫化物類。含量1.19%～1.45%，平均1.32%。以黃鐵礦等為主，多呈微粒狀、球粒狀、細粒狀、結核狀、莓粒狀分散分布或混雜于粘土礦物中，部分充填于胞腔及裂隙中，少數微粒狀散布于基質鏡質體中。

（4）碳酸鹽類。含量0.11%～2.22%，平均0.84%。主要為方解石，多呈細脈狀充填于裂隙及胞腔中。

3 工業分析

3.1 水分

原煤空氣干燥基水分為0.41%～6.54%，平均1.14%。浮煤空氣干燥基水分為0.38%～1.99%，平均0.98%，原煤、浮煤為特低水分煤。

3.2 灰分產率

原煤干燥基灰分產率為8.82%～41.58%，平均為21.74%。浮煤干燥基灰分產率為0.01%～15.15%，平均為7.87%。依據標準《煤炭質量分級第1部分：灰分》GB/T15224.1-2010[2]煤炭資源評價灰分規定，17-2號煤層原煤屬中灰煤（MA）。經1.4 g/cm3比重液浮選后降為特低灰煤（SLA）。

3.3 揮發分產率

原煤干燥無灰基揮發分產率為9.02%～18.54%，平均為11.71%。浮煤干燥無灰基揮發分產率為7.24%～13.60%，平均為9.16%。根據中華人民共和國煤炭行業標準《煤的揮發分產率分級》MT/T849—2000[3]的規定，17-2號煤層屬低揮發分煤。

3.4 固定碳（FCd）

原煤干燥基固定碳（FCd）為48.62%～77.68%，平均為66.58%。浮煤干燥基固定碳（FCd）為77.41%～86.70%，平均為83.30%。根據中華人民共和國煤炭行業標準《煤的固定碳分級》MT/T561—2008[4]的規定，17-2號煤層屬中高固定碳煤（MHFC）。

3.5 灰成分

煤層煤灰成分以含SiO2為主，平均含量為47.78%；其次為Al2O3和Fe2O3，平均含量為19.09%和19.78%，CaO含量3.64%，相對較少，其余成分平均含量均在2.27%以下。其結果詳見表1。

表1 原煤煤灰成分含量（%）

4 化學性質

4.1 元素分析

通過17件樣品的測試，浮煤干燥無灰基碳（Cdaf）含量為90.63%～92.44%，平均為91.57%。氫（Hdaf）含量為3.45%～3.99%，平均為3.67%；氮（Ndaf）含量為50.96%～1.49%，平均為1.29%；[（O+S）daf]含量為2.50%～4.75%，平均為3.50%。各項指標都較穩定，變化幅度小。

4.2 全硫

原煤干燥基全硫含量為0.45%～8.57%，平均為2.99%。浮煤干燥基全硫含量為0.37%～3.17%，平均為1.40%。依據《煤炭質量分級第2部分：硫分》，（GB/T15224.2-2010）[5]的規定，原煤17-2號煤層屬中高硫煤（MHS）。

井田硫分變化較大，大體從西到東為中硫煤-高硫煤—中高硫煤—高硫煤—中高硫煤交替分布。詳細分布如圖1所示。

圖1 17-2號煤層硫分分布圖

4.3 其他有害元素

（1）原煤磷（P）平均含量為0.020%。根據《煤中有害元素含量分級第1部分：磷》（GB/T20475.1-2006）[6]標準，按煤層分級17-2號煤層屬低磷煤（P-2）。

（2）原煤砷（As）平均含量為3.9×10-4%。根據《煤中有害元素含量分級第3部分：砷》（GB/T20475.3-2012）[7]標準規定，17-2號煤層屬特低級含砷煤（As-1）。

（3）原煤氯（Cl）平均含量為0.021%。根據《煤中有害元素含量分級第2部分：氯》（GB/T20475.2-2006）[8]規定，17-2號煤層屬特低氯煤（SLCI）。

（4）原煤氟（F）平均含量為93×10-6。根據煤炭行業標準《煤中氟含量分級》（MT/T966-2005）[9]，17-2號煤層屬低氟煤（LF）。

4.4 伴生元素

原煤鍺（Ge）平均含量為1.4×10-6，鎵（Ga）平均含量均為10×10-6，鈾（U）平均含量為15×10-6，釷（Th）平均含量為6×10-6，五氧化二釩（V2O5）平均含量為130×10-6。綜上，17-2號煤層中伴生元素的含量均達不到工業最低品位要求，暫無利用價值。

5 工藝性質

5.1 發熱量

原煤干燥基高位發熱量（Qgr.d）為19.30～39.90 MJ/kg，平均27.23 MJ/kg。浮煤高位發熱量（Qgr.d）為30.93～39.90 MJ/kg，平均32.89 MJ/kg。原煤低位發熱量（Qnet.d）為18.60～39.20 MJ/kg，平均26.68 MJ/kg。浮煤低位發熱量（Qnet.d）為30.23～33.56 MJ/kg，平均32.19 MJ/kg。依據《煤炭質量分級、第3部分：發熱量》（GB/T15224.3-2010）[10]的規定，17-2號煤屬高熱值煤（HQ）。

5.2 其他工藝性質

5.2.1 煤對二氧化碳化學反應性（α）

煤對二氧化碳反應性是在規定條件下還原二氧化碳為一氧化碳的能力?；灡砻鳒囟仍?50℃時17-2號煤的α值為4.2%；溫度在1 000℃時的α值為1.65%，因此屬弱還原性煤，即對二氧化碳還原率較低的煤。

5.2.2 熱穩定性（TS）

化驗數據表明，17-2號煤層TS+6的平均值為64%，根據《煤的熱穩定性分級》（MT/T560-2008）[11]規定，17-2號煤層屬于較高熱穩定性煤（RHTS）。

5.2.3 可磨性（HGI）

17-2號煤層可磨指數平均為105，根據《煤的哈氏可磨性指數分級標準》（MT/T852-2000）[12]規定，17-2號煤層為極易磨煤（UEG）。

5.2.4 煤灰熔融性

煤灰軟化溫度（ST）平均值為1 241℃，根據煤炭行業標準《煤灰熔融性軟化溫度ST（℃）》（MT/T853.1-2000）[13]規定，17-2號煤層屬較低軟化溫度灰（RLST）。煤灰流動溫度（FT）平均值為1 274℃，根據我國煤炭行業標準《煤灰熔融性軟化溫度 FT（℃）》（MT/T853.1-2000）[14]規定，17-2號煤層屬較低流動溫度灰（RLFT）。

（1）結渣性。當鼓風強度為0.1 m/s時，結渣率11.2%；當鼓風強度為0.2 m/s時，結渣率24.4%；當鼓風強度為0.3 m/s時，結渣率25.6%，屬弱到中等結渣煤層。

（2）煤的簡易可選性試驗。17-2號煤層13～0.5 mm產率85.592%，灰分（Ad）30.21%。其簡易可選性試驗成果如表2所示，可選性曲線如圖2所示。根據《煤炭可選性評定方法》（GB/T16417-2011）[15]，判定17-2號煤層簡易浮沉試驗結果為：

當灰分為10%時，分選比重為1.49 g/cm3（＜1.70 g/cm3），±0.1含量為34.10%，扣除沉矸（大于2.0 g/cm3）18.88%，得±0.1含量為42.00%，為極難選煤；

當灰分為13%時，分選比重為1.60 g/cm3（＜1.70 g/cm3），±0.1含量為24.00%，扣除沉矸（大于2.0 g/cm3）18.88%，得±0.1含量為29.60%，為較難選煤。

表2 13～0.5 mm簡易浮沉試驗結果匯總表

圖2 17-2號煤層13～0.5 mm級可選性曲線圖

（3）煤類。根據國家標準《中國煤炭分類》（GB/T5751-2009）[16]確定，17-2號煤層為無煙煤三號煤，偶見零星貧煤，點少未連成片。

6 結語

17-2號煤層屬中灰，低揮發分、中高固定碳、中高硫、低磷、特低級砷、低氟、高熱值的三號無煙煤，可作為民用、化工等用煤，具有廣闊的開發利用前景。

1 黃 文，黃 鑫，等.貴州省普安縣地瓜二井田煤炭勘探報告[R]．貴陽：貴州省煤田地質局地質勘察研究院，2014．

2 中華人民共和國質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.GB/T15224.1-2010煤炭質量分級第1部分：灰分[S].北京：中國標準出版社，2010．

3 中華人民共和國國家煤炭工業局.MT/T849-2000煤的揮發分產率分級[S].北京：中國標準出版社，2001．

4 中華人民共和國質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.中華人民共和國國家安全生產監督管理局.MT/T561-2008煤的固定碳分級[S].北京：中國標準出版社，2008．

5 中華人民共和國質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.GB/T15224.2-2010煤炭質量分級第2部分：硫分[S].北京：中國標準出版社，2010．

6 中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.GB/T20475.1-2006煤中有害元素含量分級第1部分：磷[S].北京：中國標準出版社，2006.

7 中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.GB/T20475.3-2012煤中有害元素含量分級第3部分：砷[S].北京：中國標準出版社，2012.

8 中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.GB/T20475.2-2006煤中有害元素含量分級第2部分：氯[S].北京：中國標準出版社，2006.

9 國家發展和改革委員會.MT/T966-2005煤中氟含量分級[S].北京：中國標準出版社，2005.

10 中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.GB/T15224.3-2010煤炭質量分級第3部分：發熱量[S].北京：中國標準出版社，2010.

11 中華人民共和國國家安全生產監督管理局.MT/T560-2008煤的熱穩定性分級[S].北京：中國標準出版社，2008.

12 中華人民共和國國家安全生產監督管理局.MT/T852-2000煤的哈氏可磨性指數分級標準[S].北京：中國標準出版社，2000.

13 中華人民共和國國家安全生產監督管理局.MT/T853.1-2000煤灰熔融性軟化溫度ST（℃）[S].北京：中國標準出版社，2000.

14 中華人民共和國國家安全生產監督管理局.MT/T853.1-2000煤灰熔融性軟化溫度FT（℃）[S].北京：中國標準出版社，2000.

15 中華人民共和國質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.GB/T16417-2011煤炭可選性評定方法[S].北京：中國標準出版社，2011.

16 中華人民共和國質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.標準GB/T5751-2009中國煤炭分類[S].北京：中國標準出版社，2011.

Analysis and Evaluation of Coal Quality Characteristics of Coal Seam 17-2in Digua No.2 Minefield

Huang Xin
(Geological Survey and Research Institute of Coalfield Geology Bureau of Guizhou Province, Guiyang 550006, China)

Digua No.2 Minefield is located in the south of Pu'an County, Guizhou Province. The coal-bearing strata are located in the middle of the middle section of Longtan Formation. 17-2coal seam thickness of 0.47～13.98 m, an average of 3.58 m, the region can be adopted, the macro-coal type for the semi-bright type, micro-coal type for the micro-mirror lime.The coal is characterized by gray, low volatile, medium and high fixed carbon, medium and high sulfur, low phosphorus,special low arsenic, low fluoride, high calorific value of anthracite, can be used as civilian, chemical and other coal. The coal seam of No.17-2is the main recoverable coal seam with the largest amount of resources. It is of great significance to analyze and study its coal quality and industrial use, and it is of great significance to mine construction and coal development and utilization.

Digua No.2 Minefield; 17-2coal seam; No.3 anthracite; coal quality

P618.11

A

1008-9500(2017)07-0108-05

2017-05-19

黃鑫（1983-），女，四川資陽人，碩士研究生，工程師，從事煤炭資源與煤層氣資源評價工作。